[發明專利]基于觀測器的直升機主減速器振動特征閾值設置方法

在審

• 申請號: 201811518727.3
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN109670145A
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 單添敏;沈勇;王景霖;林澤力;曹亮;顧浩天
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司上海航空測控技術研究所
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G06N3/04
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 朱顯國

1.一種基于觀測器的直升機主減速器振動特征閾值設置方法，其特征在于包括如下步驟：

1)針對直升機機上監測的各種飛行狀態參數、發動機狀態參數和振動特征參數，選取正常狀態下的樣本數據，將數據標準化，利用標準化后的樣本數據，計算每個飛行狀態參數、發動機狀態參數與振動特征參數之間的相關性，根據設定的相關性系數下閾值，選取相關性高于下閾值的飛參發參；

2)采用基于雙隱層BP神經網絡觀測器的方法，將選取的飛參發參數據做為神經網絡輸入，振動特征參數作為神經網絡輸出，利用樣本數據對神經網絡觀測器進行訓練；

3)將正常狀態下飛參發參樣本數據作為訓練完成的觀測器輸入，得到的輸出與相對應的振動特征參數進行比較，得到正常狀態下振動特征參數樣本的殘差；

4)計算殘差的均值和標準差，并根據根據k倍σ原則確定相應的殘差超限閾值；

5)獲取同一直升機主減速器的飛參發參實測數據，輸入到訓練完成的神經網絡觀測器中，得到振動特征參數的理論值，將其與殘差超限閾值進行求和，從而得到振動特征的自適應動態閾值。

2.根據權利要求1所述的基于觀測器的直升機主減速器振動特征閾值設置方法，其特征在于，所述步驟1)具體實現方法為：

設X₁是直升機主減速器齒輪箱在正常狀態下的飛參發參樣本數據，為n×m矩陣，其中m為飛參發參個數，n為樣本量；

計算X₁各列的均值μ_j和標準差σ_j，計算公式為：

根據均值μ_j和標準差σ_j將X₁標準化，計算公式為得到標準化后的正常狀態飛參發參數據X₁′；

Y₁為X₁對應的振動特征參數，為n維列向量，n為樣本量；計算Y₁的均值μ_y和標準差σ_y，計算公式為：根據均值μ_y和標準差σ_y將Y₁標準化，計算公式為得到標準化后的正常狀態振動特征參數數據Y₁′；

計算X₁′中每一列向量與Y₁′之間的相關性，計算公式為

設定相關性系數閾值α，從正常狀態下的飛參發參樣本X₁中選取滿足條件|Cov(X_i,Y)|＞α的飛參發參重新組成飛參發參樣本矩陣X₂，為n×t矩陣，其中t為滿足相關性條件的飛參發參個數，n為樣本量。

3.根據權利要求1所述的基于觀測器的直升機主減速器振動特征閾值設置方法，其特征在于，所述步驟2)具體實現方法如下：采用雙隱含層BP神經網絡構建觀測器，將步驟1)中篩選之后的飛參發參作為神經網絡的輸入，振動特征作為神經網絡的輸出，隱含層節點個數公式為其中t為神經網絡輸入節點的個數，即為篩選出的飛參發參個數；l為神經網絡輸出節點的個數，即為振動特征的個數；n₁、n₂分別為第一隱含層和第二隱含層的節點個數；利用步驟1)中得到的飛參發參樣本X₂和振動特征樣本Y₁對神經網絡進行訓練。

4.根據權利要求1所述的基于觀測器的直升機主減速器振動特征閾值設置方法，其特征在于，所述步驟3)具體如下：利用訓練完成的雙隱含層BP神經網絡，將步驟1)中得到的飛參發參樣本X₂作為網絡輸入，得到振動特征的神經網絡輸出值，記為Y₂，為n維列向量，將振動特征的網絡輸出值Y₂和振動特征的實際值Y₁做差值，得到正常狀態下振動特征的殘差樣本向量Δ＝Y₁-Y₂。